samson阀门的工作原理

SAMSON电气阀门定位器改善控制阀性能 2009年04月06日12:59 生意社

生意社04月06日讯

阀门定位器伴随着控制阀的应用已有几十年的历史了，由于阀门定位器的出现，使控制阀的控制精度、抗干扰能力、响应时间、流量特性等得到了大大地改善，现在几乎所有的控制阀都使用了阀门定位器，它已经成为控制阀不可缺少的搭档，

在自控元件中起着越来越重要的角色。本文主要介绍SAMSON 阀门定位器的工

作原理和功能，通过列举模拟和数字阀门定位器，使大家能够比较全面地掌握阀门定位器，其目的是为了我们更好地理解和应用阀门定位器。

虽然阀门定位器由最初的气/气阀门定位器、电/气阀门定位器发展到现在

的数字阀门定位器、区域总线阀门定位器，但它们的基本原理和主要功能都没有

大的改变。

SAMSON的阀门定位器也跟随着控制技术的发展，经历了由气动、电动、数字、发展到现在的区域总线阀门定位器。在世界同类产品中，SAMSON 的阀门

定位器以它的结构紧凑、耗气量低、工作可靠、定位器中可选附加功能多等优势

得到了大家广泛的好评。

为了便于大家讨论，我们首先复习一下定位器中的基本自控元件。

定位器中基本自控元件介绍——电/气转换器原理随着仪表技术的发展，气动仪表领域已逐步被电动仪表和计算机控制所占

领，现在只有在一些特殊的场合还在使用气动仪表，作为仪表中的阀门附件“定

位器”也由原来的气动阀门（P/P）定位器逐步由电/气（E/P）阀门定位器所代

替。

那么在电/气阀门定位器中输入的电信号是如何转换成气信号的呢？我们以SAMSON 6111 型电/气转换器为例介绍一下它的工作原理(见图1)：

图1 Function Diagram of 6111

图1A Type 4763

气动功率放大器（8）在设计时；选用合适的弹簧力（8.2），使当输入信号为0 mA 时保持输出PA在100mbar ，这样输出的压力通过恒节流孔（8.4）

使喷嘴（7）内有一定的背压。

当输入的信号增加时；通电的线圈（2）切割永久磁铁（3）的磁力线，产生向上的力→挡板（6）靠近喷嘴（7）使背压（PK）增加→膜片（8.3）↓→打开

阀芯（8.5）→输出PA↑。

当输入信号减少时；挡板（6）离开喷嘴（7）→背压（PK）减少→输出压力（PA）作用下膜片（8.3）↑→阀芯（8.5）关死→输出压力通过阀芯（8.5）释

放。

当PA 同PK 平衡时输出压力保持不变；这时电信号在线圈（2）中产生的

力也同背压（PK）取得平衡。

这样输入的电信号就转换成气信号了。

定位器的组成

以SAMSON 的4763 电/气阀门定位器（图1A）为例，定位器主要组成部

分见图2。

图2

1.反馈杆（1）

2.反馈弹簧（6）

3.反馈风箱（7）

4. 气动功率放大器（7下部）

5. 电/气转换器（21）

定位器工作原理

1. 模拟定位器我们还是以SAMSON的4763定位器为例（参考图3）。我

们设：调节阀为FC（气开）；定位器为正作用

图3

A）阀位根据输入信号成比例动作

输入信号↑→Pe 点气压↑→反馈风箱中连杆（9）向左动作→压紧弹簧（6），挡板（10.2）靠近喷嘴（10.1）→输出风压↑→阀杆（对于气开阀）↑→压紧弹簧（6）→反馈风箱中连杆（9）向右动作→挡板（10.2）离开喷嘴（10.1）→输出气压（Pst）↓。当反馈弹簧的力与反馈风箱的力平衡时，阀位保持与输入信号

对应的位置。

B）定位

当输入信号不变时：由于工艺条件变化导致阀杆↑→压紧执行器弹簧→压紧弹簧（6）→反馈风箱中连杆（9）向右动作→挡板（10.2）离开喷嘴（10.1）→输出气压↓→由执行器向下的弹簧力使阀位回到原来的地方。

由于工艺条件变化导致阀杆↓→放松执行器弹簧→放松弹簧（6）→反馈风箱中连杆（9）向左动作→挡板（10.2）靠近喷嘴（10.1）→输出气压↑→使执行器

向上运动使阀位回到原来的地方。

2.数字阀门定位器

数字阀门定位器与模拟阀门定位器的主要区别是：偏差计算、反馈信号处理、输入/输出信号处理等采用了数字集成电路和微处理器进行处理。

以SAMSON TYPE 3780为例，参考图4和图5：

图4 3780 Positinoer

图5 Function Diagram of 3780

定位器的输入模拟信号经A/D转换后至微处理器（2）；阀门的变化信号经过位置感应传感器（5）和A/D转换也同时到达微处理器。微处理器根据输入信号和阀位信号的偏差经过计算和输出控制信号使供气电磁阀3和排气电磁阀4工作，使阀位与输入信号相对应。通信用的HART信号是经过解调器（1）后至

微处理器。

3.HART 定位器

HART定位器同模拟定位器的主要区别是：

1）定位器在接收4~20mA 模拟信号的同时，还可接收到在4~20mA 模拟信号上叠加的一个带有HART 传输协议的交流信号。

2）模拟的4~20mA 信号用于控制阀位，定位器可以用模拟信号发生器进

行阀位调校。

3）HART 信号主要用于定位器的设定和组态以及阀门的故障诊断（取决于

定位器功能）。

4.PROFIBUS 和Fieldbus 定位器

主要特点是：

1）信号的传输是通过PROFIBUS 或Fieldbus 协议的区域总线进行的。

2）定位器不能直接接受4~20mA 的模拟信号。

3）定位器中含有符合相关协议的输入，输出及PID 控制模块。